[發明專利]基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用方法與裝置

有效

• 申請號: 201310047987.8
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103115636A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;尹金德;劉琨;王雙;吳凡;秦尊琪;宋璐瑤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用裝置，其特征在于，該裝置包括光源模塊、3dB耦合器、光纖法珀傳感器單元和解調單元，各部件組成光路，各部件之間采用多模光纖進行光信號傳輸；其中：所述光源模塊由寬帶光源和N個不同波長的濾波片構成，即：寬帶光源發出的光同時耦合到N根多模光纖中，N為光纖法珀傳感器復用通道數；各通道光通過對應的N個不同波長的濾光片，寬帶光源與N個不同波長的濾光片構成N通道的光源模塊；所述解調單元包括多通道合束器、解調干涉儀、光電轉換器件、多模光纖、數據采集卡以及計算機；

光源模塊各通道輸出不同波長的低相干光；N通道光通過對應的3dB耦合器后，入射到對應光纖法珀傳感器，包含有光纖法珀傳感器腔長信息的反射光再次經過對應3dB耦合器之后，通過多通道合束器合成一束光，入射到解調單元：在解調單元中，解調干涉儀實現光程差掃描，并輸出疊加了所有光纖法珀傳感器腔長信息的低相干干涉條紋；光電轉換器件將低相干干涉條紋光信號轉換為電信號后，經由數據采集卡傳輸到計算機，通過信號處理，對信號進行濾波分析與判定算法處理，同時解調出各光纖法珀傳感器信息，實現光纖法珀傳感器的復用。

2.如權利要求1所述的基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用裝置，其特征在于，所述光源模塊采用N個不同波長的LED光源構成：直接將N個不同波長的LED光源分別耦合到N個多模光纖之中，構成各通道輸出不同波長低相干光的光源模塊。

3.如權利要求1或2所述的基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用裝置，其特征在于，根據光電轉換器件感光要求，所述寬帶光源包括白光LED光源、鹵素燈、氙氣燈和ASE光源。

4.如權利要求1或2所述的基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用裝置，其特征在于，所述3dB耦合器選擇多模光纖耦合器；所述光電轉換器件，根據選擇光源光譜波段選擇線陣CCD相機、線陣CMOS相機、砷化鎵銦光電探測器或PIN光電探測器。

5.一種基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟：

步驟一，光源模塊中將寬帶光源出射的光同時耦合到N路多模光纖后，各路光分別經過對應的波長不同的濾光片，即光源模塊同時輸出N通道波長不同的低相干光；低相干光通過對應的3dB耦合器與光纖法珀傳感器之后反射回來，反射光中包含了傳感器產生的光程差信息；各通道反射光經過多通道合束器之后合成一束光，并入射到解調干涉單元，在解調干涉單元：解調干涉儀對信號光進行光程差掃描匹配，并輸出疊加了所有傳感器光程差信息的低相干干涉條紋；光電轉換器件將解調干涉儀輸出的地相干干涉條紋光信號轉換成電信號；

步驟二、經由采集卡，將步驟一的電信號輸入到計算機，并在計算機中進行下一步處理，具體處理過程為：對步驟一所述電信號進行快速傅里葉變換，得到頻域波形，頻域波形中，各光纖法珀傳感器信號各自分離、獨立，構造與各光纖法珀傳感器頻域信號相匹配的帶通濾波函數，分別將各濾波函數與頻域波形相乘，分離出各光纖法珀傳感器頻域信息；分別將每個分離出來的頻域信息做快速傅里葉逆變換，從而還原出各光纖法珀傳感器獨立的低相干干涉條紋；分別確定各傳感器對應低相干干涉條紋峰值，最終通過確定干涉條紋峰值位置實現光纖法珀傳感器復用解調。

6.如權利要求5所述的基于多波長低相干光源的光纖法珀傳感器復用方法，其特征在于，所述步驟一中的光源模塊采用波長不同LED光源構成，其步驟為：分別將N個不同波長的LED光源耦合到N通道多模光纖之中，N通道中輸出波長不同的低相干光。